PLAZMA ARKI LE KESME PRENS PLER - Oerlikon
PLAZMA ARKI LE KESME PRENS PLER - Oerlikon
PLAZMA ARKI LE KESME PRENS PLER - Oerlikon
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>PLAZMA</strong> <strong>ARKI</strong> İ<strong>LE</strong> <strong>KESME</strong> <strong>PRENS</strong>İP<strong>LE</strong>Rİ<br />
Derleyen: Samim Karkın<br />
OERLIKON KAYNAK E<strong>LE</strong>KTRODLARI VE SAN. A.Ş.<br />
Plazma, arkla ısıtılmış, en azından kısmen iyonize olmuş, elektriksel olarak iletken hale<br />
gelmiş gazdır. Plazma herhangi bir elektrik arkında oluşur ancak ‘plazma arkı’ terimi bir torç<br />
sayesinde daraltılarak yoğunlaştırılan arkı tanımlar. Plazma arkı ile kesme işlemi (PAC),<br />
daraltılarak yoğunlaştırılan bir arkın kesilecek iş parçası üzerinde lokal bir bölgeyi eriterek yok<br />
etmesidir. Ergiyen metal, torç ağzından yüksek hızlarda çıkan iyonize gazlar tarafından kesim<br />
bölgesinden uzaklaştırılır. Bu iyonize gaza plazma denir, yöntemin ismi de buradan gelmektedir.<br />
Plazma arkı 10.000 – 14.000°C sıcaklıklarda çalışmaktadır.<br />
PAC 1950’lerin ortasında icat edildi ve endüstriyel uygulamalara uyarlanmasından kısa bir<br />
süre sonra ticari olarak başarıya ulaştı. Elektriksel olarak iletken olan her malzemeyi kesebilmesi<br />
özellikle oksi/gaz yöntemi ile kesilemeyen demir dışı metaller için PAC’yi cazip hale getirdi. İlk<br />
olarak paslanmaz çelik ve alüminyum kesiminde kullanıldı. İşlem geliştirildikçe karbonlu<br />
çeliklerin kesiminde de diğer kesim yöntemlerine göre avantajları olduğu fark edildi. Bu<br />
avantajlar aşağıdaki gibidir.<br />
Mekanik kesim yöntemleri ile karşılaştırıldığında, parçanın sabit tutulup torcun hareket<br />
ettirilmesi (veya tam tersi) için gereken güç miktarı temas gerektirmeyen PAC ile çok daha azdır.<br />
Oksi/gaz kesme ile karşılaştırıldığında, PAC daha yüksek enerji seviyelerinde çalışır, dolayısı ile<br />
daha yüksek kesim hızları sağlar. Bunun yanı sıra ön tavlama gerektirmez, kesime hemen başlar.<br />
Yüksek tetik sayısı gerektiren uygulamalarda bu önemli bir avantajdır.<br />
PAC tekniğinin diğer kesim yöntemlerine göre bazı sakınca veya dezavantajları da vardır..<br />
Çoğu mekanik kesimle karşılaştırıldığında ateş, elektrik şoku, yoğun ışık, duman ve gaz oluşumu,<br />
yüksek ses seviyesi gibi mekanik kesimlerde genellikle rastlanmayan tehlikeler taşımaktadır.<br />
PAC ile mekanik kesimlerde yakalanan hassasiyetlerde kontrol etmek güçtür. Oksi/gaz ile<br />
karşılaştırıldığında PAC ekipmanları daha pahalıdır, elektrik enerjisi tüketimi yüksektir.<br />
Plazma torçlarını diğer ark torçlarından ayıran temel özellik, herhangi bir akım ve gaz debi<br />
değeri için plazma torcundaki ark voltajının diğerlerine göre daha yüksek oluşudur. Ark dar bir<br />
ağızdan geçmeye zorlanarak daraltılır. Gaz arkın içinden geçerken hızlı bir şekilde ısınır,<br />
genleşir ve ağızdan geçip parçaya doğru hareket ederken yüksek ivme kazanır. Plazmanın<br />
yoğunluğu ve hızı, kullanılan gaz, basınç, akış yolu, elektrik akımı, ağzın büyüklüğü ve şekli,<br />
parçaya olan uzaklık gibi birçok değişkene bağlıdır.<br />
Kesim gazı olarak hava, oksijen, azot veya argon-hidrojen kullanılabilir.<br />
Hava: Avantajı ucuz olması, halihazırda bulunması ve karbonlu çelikte iyi sonuç<br />
vermesidir. Dezavantajları kesim yüzeyinde metalurjik değişiklikler oluşturmasıdır.<br />
(Kaynatılabilme, form verilme ve işlenebilme özelliklerini zorlaştırır). Yüzeyi nitrürler. Çapak<br />
çıkartır. Sarf ömrü (elektrod ve nozul) çok yüksek değildir.<br />
Azot: Alüminyum ve paslanmaz çelik kesiminde iyi sonuç verir. Sarf ömrü idealdir. Azot<br />
ile kesimde de kesim yüzeyinde havadakine benzer metalurjik değişiklikler oluşur. Çapak<br />
çıkartır.<br />
Argon-Hidrojen: 6 mm’nin üzerindeki paslanmaz çelik kesimlerinde kullanılır. Düzgün<br />
ve parlak yüzey çıkartır. 1000A’e kadar çıkan uygulamalarda kullanılabilir. Çok iyi sarf ömrü<br />
vardır. Dezavantajı maliyetli olmasıdır. Alüminyumda iyi sonuç vermez.<br />
Oksijen: Karbonlu çelik için en iyi tercihtir. İdeal kesim kalitesi ve kesim hızları yakalanır.<br />
Sarf ömrü düşüktür.<br />
2006 1
İkincil gaz kesim alanını atmosferden yalıtır. Arkı daraltır, kesim yüzeyinin daha düzgün<br />
çıkmasına yardımcı olur. Nozulun soğumasını sağlar. İkincil gazın seçimi plazma gazının ne<br />
olduğuna bağlıdır. Genel olarak plazma gazı oksijense, ikincil gaz hava veya oksijen seçilir.<br />
Argon-Hidrojen plazma gazı için ikincil gaz azot, azot için ikincil gaz yine azot olacaktır.<br />
Plazma gazı hava ise ikincil gaz da hava olarak kullanılır.<br />
Çift gazlı plazma torcunun ana yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.<br />
Kesme gazı yüksek hızlarda elektrodun etrafında<br />
dönerek aşağıdaki ağza doğru itilmektedir. Plazma<br />
arkına girdiği zaman hızla ısınır ve iyonize olur. İkincil<br />
gaz arkı daraltarak yoğunlaştırmak için kullanılır.<br />
PAC güç kaynakları doğru akım üretirler. Torcun<br />
ağzı (orifice) elektrottan gelen süper ısınmış plazmayı<br />
parçaya doğru yönlendirir. Ark parçayı eritince, bu<br />
yüksek hızlı jet akışı ergimiş metali yüzeyden süpürür,<br />
kesim esnasında belirli bir kısım yok olur. Bu yok olan<br />
kısma kerf denir.<br />
Plazma arkını başlatmak iki farklı yöntemle mümkündür. Biri pilot ark ile başlangıç diğeri<br />
kontak başlangıcıdır.<br />
Pilot ark elektrod ile nozul arasında oluşan bir arktır. Parçaya atlamaz ancak elektrod ile<br />
parça arasında iletken bir yol oluşmasını sağlar böylece ana akım oluşabilir.<br />
En genel pilot ark ile başlangıç tekniği, elektrod ile nozul arasında yüksek frekans ile<br />
atlama yaptırılandır. Böylece atlama yolundaki gaz iyonize olur, torç parçaya yakınsa pilot arkın<br />
alevi parçaya temas eder ve ana akım için elektriksel olarak iletken bir yol oluşturur.<br />
Kontak ile başlangıç yapan torçlarda elektrod veya nozul hareketlidir. Anlık olarak<br />
birbirlerine temas ederler, sonra ayrılırlar ve böylece ilk arkı oluştururlar.<br />
Aşağıda yüksek frekans tekniği ile ateşleme yapan PAC devresinin ana arkın oluşumuna<br />
kadar ki dört evresi gösterilmiştir.<br />
_<br />
+<br />
280 Volt DC<br />
Yüksek Frekans<br />
OFF<br />
Gaz Akışı<br />
1- DC güç kaynağına tetik sinyali gönderilir. Tetik sinyali aynı anda açık devre gerilimini<br />
(OCV) oluşturur ve torca gaz akışını başlatır.<br />
2006 2
_<br />
+<br />
Gaz Akışı<br />
Yüksek Frekans<br />
5-10KV 2MHz<br />
Yüksek Frekans<br />
2- Gaz akışı kararlı hale geldikten sonra yüksek frekans devresi (HF) devreye girer.<br />
HF torcun içindeki elektrod ve nozul arasını deler ve buradan geçen gaz iyonize<br />
olur.<br />
_<br />
+<br />
280 Volts DC<br />
280 Volt DC<br />
Gaz Akışı<br />
Yüksek Frekans<br />
5-10KV 2MHz<br />
Pilot Ark<br />
3- Elektriksel olarak iletken hale gelmiş gaz elektrod ile nozul arasında devre tamamlar<br />
ve pilot arkın oluşmasını sağlar.<br />
2006 3
_<br />
+<br />
280 Volt DC<br />
Akım<br />
Sensörü<br />
4- Pilot ark, yüksek hızla akan gazlarla ağızdan dışarı çıkmaya zorlanır. Parçaya temas<br />
ettiğinde parçaya yapışır. Rezistör üzerinden bağlı nozul devresi açar, iş parçası<br />
devreye seri bağlıdır. Ana akım oluşur, kesim başlar. Torç hareket ettirilerek kesim<br />
devam ettirilir.<br />
PAC torç ve güç kaynakları çeşitli akım mertebelerinde olabilirler. 30 A ve altında olanlar<br />
düşük güçlü, 30 – 100 A arası orta güçlü ve 100 – 1000A arası yüksek güçlü olarak kategorize<br />
edilebilir. Değişik güç seviyeleri değişik uygulamalar için uygundur. Yüksek güçlerle daha kalın<br />
malzemeler daha hızlı kesilebilir.<br />
KAYNAKÇA:<br />
Yüksek Frekans<br />
OFF<br />
Gaz Akışı<br />
Plazma Ark<br />
AWS - Welding Handbook, Cilt, 2, Sayfa 482 – 483, 1991<br />
Hypertherm Inc. çeşitli dokümanlar<br />
2006 4